Способ выделения инструментальных шумов сейсмографа Советский патент 1988 года по МПК G01V1/16 

4 (ь

00 4ib

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к способам исследования шумов электронного сейсмографа, проводимого с целью идентификации источников их происхождения и последующей разработки мер по их снижению, и может найти применение при проведении сейсмологических наблюдений, а также при проектировании сейсмографов, гравиметров.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения, инстру- мецтальных шумов и микросейсмического шума,

На чертеже показана блок-схема сейсмометра с отрицательной обратной связью.

Маятник сейсмометра имеет массу (М) 1, на расстоянии 1 от оси враще- ния маятника расположен преобразователь 2 перемещений маятника в электрическое напряжение (ПП), выходной сигнал которого усиливается усилителем КЗ в прямой цепи петли ОС, Напряжение Е с выхода этого усилителя подается на регистрирующее устройство, а также в обратный тракт петли ОС, в котором имеется усилитель Петля ОС замыкается подачей выходного напряжения усилителя Кр через развязывающий резистор R|}5 в обмотку магнитоэлектрического преобразователя 6,

Суть предложенного способа заклю- чается в следующем.

Выходной сигнал Е сейсмометра представляет собой сумму сигналов Е,; микросейсмического шума, Е,;;-инстру- ментального шума - возникающего от источников шума в прямом тракте, и сигнала шума от источников в цепи обратной связи:

ES 4 Е,,+ Е

(1)

Выражение для выходного сейсмического сигнала сейсмометра в частной области имеет вид:

S ) 2

где X - перемещения почвы;

S(ico) - частотная характеристика

маятникаj

KCicv) - передаточная функция прямой ветви;

(iuj) - передаточная функция обратной ветви петли ОС.

Передаточные функции прямой и обратной ветвей имеют вид:

K(iu)) с/- к(;ы).

(3)

f - SlKf

5-к;г- ч2П п т

де i -1;

W - круговая частота;

d - коэффициент преобразования

преобразователя;

g - электродинамическая постоянная магнитоэлектрического i преобразователяJ

Kj - коэффициент усиления усилителя в прямой ветви; К А - коэффициент усиления усилителя в обратной ветви; 1 - расстояние от оси вращения

до центра подвижного элемента преобразователя перемещений j

К5 - момент инерции маятника,; п - частота собственных колебаний;

- коэффициент затухания; R. - сопротивление развязки усилителя в обратной ветви. Для больших значений коэффициена усиления по петле при выполнении словия К р 1 в области частот ы п выражение (2) упрощается:

Е,

К S R Г п

, (4)

Из (4) следует что амплитуда выходного сейсмического сигнала сейсмометра прямо пропорциональна Rn.Изменяя Rp, можно менять чувствительность сейсмометра при сохранении в полосе частот и in неизменной формы его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ),

Шумы инструментального происхождения на выходе сейсмометра могут возникать в результате шумов преобразователя и усилителя в прямой ветви

Е,, j d + 1,. К

с

(5)

УП входные шумы преобразователя, выраженные в эквивалентных перемещениях маятник а j

11 - шумы усилителя Kj, приведенные к его входу.

, Выходной сигнал инструментального шума сейсмометра, обусловленный шумами усилителя К в обратной ветви петли, в полосе частот ыл1, находится из выражения

17 1 .Р RP

(6)

где I л - напряжение шума усилителя Кд

приведенное к его входу. Из (5) и (6) следует (в предположении, что Yti oi ; (, как это имеет 5 место на практике, что суммарный инструментальный шум на выходе сейсмометра

V - .«

Для того,- чтобы шумы цепи обратной связи не вносили заметного вклада в инструментальный шум сейсмометра, требуется, как видно из (7), со- блюдение условия

.

(8)

K.sn R/i

KpgTr

Условие (8) далеко не всегда вы- полняется на практике, даже в случае равенства входных шумов усилителей в прямой и обратной ветвях. ОС 1 5-1ци оказывается, что .поэтому запись шумов аретированного сейсмомет- ра при Е„ |i « О не всегда позволяет оценивать истинный уровень инструментального шума сейсмометра.

Подставляя С5) и (7) в (1), определяют выражение для суммарного вы- ходкого сигнала сейсмометра, вк почая возможные инструментальные шумы:

к (1+ ) (9) 45

PK-R P

Из выражения (9) следует, что если при увеличении К возрастает Е при

0

5 0

5

0 5

0

5

неизменном фоне микросейсм X, то на записи сейсмографа преобладают шумы инструментального происхождения; если при этом амплитуда Е не изменяется, то преобладаницим является фон микросейсм.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает разделение аппаратурных шумов и сейсмического сигнала электронного сейсмографа и позволяет (в отличие от прототипа) идентифицировать источник аппаратурных шумов.

Формула изобретения Способ вьщеления инструментальных шумов сейсмографа с обратной связью, заключающийся в регистрации предварительно усиленной суперпозиции инструментальных и микросейсмических шумов и в анализе выходного сигнала сейсмометра, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности разделения инструментальных шумов и микросейсмического шума, в сейсмометре в процессе регистрации меняют поочередно коэффициенты усиления прямой и обратной ветвей петли обратной связи, при этом по возрастанию вьпсодного сигнала сейсмометра при увеличении коэффициента усиления в прямой ветви обратной связи судят о преобладании шумов инструментального происхождения, по сохранению уровня выходного сигнала сейсмометра судят о преобладании на записи сейсмографа микросейсмического шума инструментальным, а по возрастанию выходного сигнала сейсмометра при увеличении коэффициента усиления обратной ветви петли обратной связи судят о том, что преобладают инструментальные шуьы,основным источником которых являются элементы в цепи обратной связи сейсмометра, и,наоборот, по уменьшению выходного сигнала сейсмометра судят о том, что преобладающим на записи является микросейсмический шум.

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к способам исследования шумов электронного сейсмографа, проводимого с целью индентифика- ции источников их происхождения и по- следукмдей разработки мер по их снижению, и может найти применение при проведении сейсмологических наблюдений, а также при проектировании сейсмографов, гравиметров. Цель изобретения - повьиение эффективности разделения инструментальных шумов и росейсмического шума. Способ заключается в регистрации суперпозиции инструментального и мнкросейсмического шумов и анализе выходного сигнала сейсмометра, при этом поочередно меняется коэффициент усиления усилителей, находящимися в прямой и обратной ветвях петли обратной связи сейсмометра, по изменению выходного сигнала судят о происхождении преобладающего шума. 1 ил. i (Л